Akka.NET集群单例模式详解-优快云博客

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Akka.NET集群单例模式详解

akka.net Canonical actor model implementation for .NET with local + distributed actors in C# and F#. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ak/akka.net

概述

在分布式系统中，有时我们需要确保某种类型的Actor在整个集群中只有一个实例运行。Akka.NET通过ClusterSingleton模块提供了集群单例模式的实现，可以满足这种需求。

为什么需要集群单例

集群单例模式适用于以下典型场景：

需要为集群范围内的决策或协调提供单一责任点
作为外部系统的单一入口点
主从架构中的单一主节点
集中式命名服务或路由逻辑

不过需要注意的是，集群单例不应作为首选设计模式，因为它会带来单点瓶颈等问题。

核心组件

单例管理器(ClusterSingletonManager)

ClusterSingletonManager是集群单例模式的核心组件，它负责：

在集群中所有节点(或指定角色的节点)上运行
在最早加入集群的节点上创建并管理单例Actor
确保任何时刻最多只有一个单例实例运行
处理节点失效时的单例迁移

当最早节点失效时，集群故障检测器会检测到，然后新的最早节点将接管并创建新的单例Actor。

单例代理(ClusterSingletonProxy)

ClusterSingletonProxy提供了访问单例Actor的途径：

自动跟踪当前单例所在节点
通过定期发送Identify消息解析单例的IActorRef
在单例不可用时缓冲消息(可配置缓冲区大小)
当单例恢复可用时投递缓冲的消息

潜在问题与注意事项

使用集群单例时需要注意以下问题：

性能瓶颈：单例可能成为系统性能瓶颈
短暂不可用：节点失效时单例会有短暂不可用期
脑裂风险：网络分区可能导致多个单例同时运行
消息丢失：分布式特性可能导致消息丢失

特别要注意避免使用基于时间的自动down功能，应手动管理节点down操作。

代码示例

基础计数器单例

public class Counter : UntypedActor
{
    // 消息定义
    public sealed class Increment { /*...*/ }
    public sealed class GetValue { /*...*/ }
    public sealed class GoodByeCounter { /*...*/ }

    private int _value;
    
    protected override void OnReceive(object message)
    {
        switch (message)
        {
            case Increment _: _value++; break;
            case GetValue msg: msg.ReplyTo.Tell(_value); break;
            case GoodByeCounter _: Context.Stop(Self); break;
            default: base.Unhandled(message); break;
        }
    }
}

初始化单例

var singleton = ClusterSingleton.Get(system);
var proxy = singleton.Init(SingletonActor.Create(Counter.Props, "GlobalCounter"));
proxy.Tell(Counter.Increment);

JMS消费者单例示例

// 在每个节点上启动单例管理器
system.ActorOf(ClusterSingletonManager.Props(
    singletonProps: Props.Create<MySingletonActor>(),
    terminationMessage: PoisonPill.Instance,
    settings: ClusterSingletonManagerSettings.Create(system).WithRole("worker")),
    name: "consumer");

// 创建单例代理
system.ActorOf(ClusterSingletonProxy.Props(
    singletonManagerPath: "/user/consumer",
    settings: ClusterSingletonProxySettings.Create(system).WithRole("worker")),
    name: "consumerProxy");

配置详解

单例管理器配置

akka.cluster.singleton {
  singleton-name = "singleton"  # 单例Actor名称
  role = ""                    # 限制单例运行的节点角色
  hand-over-retry-interval = 1s # 交接重试间隔
  min-number-of-hand-over-retries = 10 # 最小交接重试次数
}

单例代理配置

akka.cluster.singleton-proxy {
  singleton-name = ${akka.cluster.singleton.singleton-name}
  role = ""                    # 限制代理查找的节点角色
  singleton-identification-interval = 1s # 单例识别间隔
  buffer-size = 1000           # 消息缓冲区大小(0表示禁用)
}